ORIGEN DE LA BIODIVERSIDAD:
Antes del origen de la vida, un poco de historia cósmica y planetaria...
- Edad del Universo: 15000 millones de años. (Teoría del Big Bang)
- Formación del sistema TIERRA- LUNA : 4600 millones de años, aproximadamente.
(Estimación: 4570 Ma). (Origen por acreción de planetesimales). (Datación radiométrica, en 1953)
- Hace 3850 Ma:
Condiciones ambientales de la Tierra: nuestro planeta era un "gran laboratorio químico". Su temperatura había disminuido, el bombardeo masivo de meteoritos y cometas estaba terminando y contenía abundante agua líquida.
¿Cuándo comenzó la vida?
PRIMEROS SERES VIVOS:
Primeas evidencias fósiles de vida en el planeta: Estromatolitos, 3600 millones de años.
LUCA (Last universal common ancestor: Último ancestro común universal). Especie ancestral de la que todos los seres vivos derivamos.
No se tienen evidencias directas de cómo pudo se LUCA , pero sabemos que sus características eran las mismas que tenemos en común todos sus descendientes. Este antepasado global vivió antes de que la diversificación a partir de él originara las primeras bacterias y comunidades microbianas que dejaron sus huellas fósiles hace 3500 Ma.
¿Cómo se originó la vida? ¿En qué lugar de la Tierra surgió? ¿ O tuvo un origen extraterrestre? ¿Se inició una o más veces?
Explicaciones no científicas:
- Mitología.
- Creacionismo.
- Generación espontánea. (Planteada por Aristóteles. Siglo IV a.C, hasta el siglo XIX)
Explicaciones científicas:
En 1864 Louis Pasteur refutó definitivamente la idea de la generación espontánea gracias a su diseño y demostración experimental 8 Matraz con forma de cuello de cisne). Pasteur lo expresó de la siguiente manera: "La generación espontánea es una quimera".
Aportación extra de Pasteur:
Pasteurización y uso generalizado del autoclave para esterilizar materiales. ( +120º C).
Fueron fundamentales las aportaciones previas de:
- Francesco Redi ( experimento de los tarros y la carne)
- Galileo y Jansen ( invención del microscopio)
- Robert Hooke ( descubrimiento de la célula)
- Leeuwemhoek ( padre de la Microbiología)
- Spallanzani ( experimentación).
Por lo tanto:
Pasteur planteó la Ley de la Biogénesis: "TODA VIDA PROVIENE DE LA VIDA".
Por lo tanto, cabe preguntarse: ¿Cómo pudo surgir el primer ser vivo?
Sabemos que LA VIDA ES QUÍMICA capaz de evolucionar, luego...
¿Cómo, a partir de la química, emergió la biología?
¿Cómo pudo producirse la transición desde ese planeta inanimado a otro vivo, en el que se acabaría originando toda la biodiversidad que vemos a nuestro alrededor?
La ciencia busca respuestas mediante 2 planteamientos o estrategias:
- Planteamiento bottom-up ( del pasado hacia el presente): Química prebiótica. Propuesta de modelos y realización de experimentos para intentar llegar a la biología a partir de una química prebiótica. (Evolución química).
a) Hipótesis abiogénicas (Origen bioquímico de la vida: Las primeras células surgieron por el ensamblaje de moléculas orgánicas obtenidas por síntesis química).
-1ª hipótesis: 1920. Oparin y Haldane. (Sopa prebiótica. Coacervados).
- Demostración del modelo de Oparin en el laboratorio:
-Experimento de Stanley Miller ( "Famoso matraz de Miller")
- Experimento de Joan Oró ( Síntesis abiótica de adenina, además de aminoácidos)
Controversia científica en los años 60: ¿Qué polímeros surgieron antes, las proteínas o los ácidos nucleicos?
- Hipótesis actuales:
Hito científico: 1969, caída de un meteorito perteneciente a las CONDRITAS. Análisis de su composición química. ( Contienen materia orgánica en su composición).
Hipótesis de la PANSPERMIA molecular:
En el hielo de los núcleos de los cometas, en el interior de los meteoritos o en los granos de polvo interplanetario pudo llegar gran parte del agua que formó los océanos primitivos, además de un buen número de moléculas orgánicas imprescindibles para el origen de los seres vivos.
Hipótesis de la Panspermia celular, bacteriana:
Muy discutida por la comunidad científica, ya que ésta considera como muy poco probable el origen extraterrestre de nuestras primeras bacterias.
Planteamiento top-down: ( del presente al pasado).
Síntesis prebiótica:
Una vez originadas las moléculas orgánicas ( monómeros) tuvieron que darse otros procesos que conocemos y que son esenciales para la vida:
- Formación de polímeros.
- Formación de membranas biológicas.
- Acoplamiento entre compartimento y proto-metabolismo con alguna molécula capaz de auto- replicarse.
- Establecimiento del código genético y comienzo de la traducción de proteínas. (Aún sin respuesta).
- Construcción de las primeras redes metabólicas.
- Fijación del flujo de información genética: ADN----ARN-----Proteínas.
Sabemos que:
Las proteínas se sintetizan a partir de la información del ADN y sabemos que para que se produzca la replicación se requieren enzimas polimerasas ( proteínas).
Por lo tanto:
PARADOJA: ¿Qué surgió antes, el ADN o las proteínas?
- Una posible solución al problema:
Hipótesis del Modelo del mundo RNA. (Molécula intermedia entre el ADN y las proteínas).
Primeras proto-células viables:
Estarían delimitadas por membranas transductoras de energía y contendrían distintas biomoléculas( monómeros variados, péptidos intracelulares y transmembrana, catalizadores orgánicos e inorgánicos, y además, moléculas de RNA con capacidad informativa y catalítica).
LUCA: ¿Cómo consideran los científicos que pudo ser LUCA?
- A partir de 3850 Ma. (Seguro que antes de 3500 Ma).
- Célula procariota, unicelular.
- Ribosomas funcionales.
- Flujo: ADN---ARN---Proteínas.
- Mínimo 600 genes.
- Posiblemente: Quimiolitoautotrófica o quimiolitoheterotrófica.
LUEGO se asume que el intervalo en el que se originaron los primeros seres vivos se originó con LUCA y comenzó a diversificarse en un periodo de unos 350 Ma. (3850 Ma- 3500 Ma).
Actualmente, hay algunas ( aún escasas) líneas de investigación muy controvertidas desde el punto de vista de la Bioética que se basan en la búsqueda del diseño y construcción de sistemas biológicos. Tienen un interés tecnológico y buscan sintetizar vida de novo, es decir, construir protocélulas artificiales ensamblando los 3 subsistemas: membrana- compartimento, metabolismo y molécula autorreplicativa ( genoma)
Si se consigue, aún surgiría una pregunta: ¿realmente la naturaleza lo hizo así?
¿Dónde surgió la vida?
Hoy en día se piensa que probablemente el origen de la vida puso ser endógeno y pudo tener lugar en sistemas hidrotermales submarinos, es decir, ambientes acuáticos, cercanos a fumarolas.
Biodiversidad:
¿Qué tipos de seres vivos hay?
¿Cómo se clasifican los seres vivos?
Clasificación de Whitaker:
Clasificación según Carl Woese y colaboradores ( 1977)
3 DOMINIOS:
Clasificación según Cavalier - Smith (año1993)
¿Cómo se dio esa diversificación?
EVOLUCIÓN BIOLÓGICA
EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES:
Explicación científica: teorías evolucionistas.
1º) Lamarckismo. (1809). Herencia de los caracteres adquiridos.
2º) Darwinismo (Darwin y Wallace). "El origen de las especies" (1859). Evolución por selección natural.
Actualmente:
NEODARWINISMO. ( Síntesis entre las ideas de Darwin y Mendel (Genética mendeliana) + concepto de mutación + genética de poblaciones: Selección natural, genes, mutación, genética de poblaciones).
Por lo tanto:
"El error es la base de la evolución. Casi todas las mutaciones introducidas son perjudiciales o deletéreas, pero en el caso poco probable de que un cambio genético origine un organismo con una función mejorada o nueva, la mutación quedará fijada en la descendencia. El individuo mutante poseerá una ventaja frente al original o "silvestre" ( wild type, en inglés) y podrá imponerse a él, haciéndose mayoritario en la población que se reproduce en ese ambiente. Así, cuando deban enfrentarse a las limitaciones de los recursos, la depredación u otro tipo de presiones externas, los diferentes individuos, poblaciones o especies, terminarán compitiendo entre sí.
La competición es una fuerza evolutiva clara que subyace a la selección natural. Pero no es la única: la cooperación o simbiosis también es un tipo de interacción muy eficiente para adaptarse a un cambio en las condiciones ambientales. De hecho, la simbiosis fue la fuerza desencadenante del origen de los organismos eucarióticos".
Todas las evidencias mostradas por la naturaleza indican que la evolución biológica no está dirigida, que no existe ningún tipo de diseño detrás del hecho evolutivo y que los factores ambientales externos han seleccionado de forma ciega las variantes genéticas originadas al azar.
La forma adecuada de representar la evolución no es una pirámide sino un arbusto
(Pág 298- 301. La vida. Libro Orígenes).
Otras propuestas científicas que se están estudiando son:
- Neutralismo
- Equilibrio puntuado
- Simbiogénesis.
- Y otras.
¿En qué se basan?
Pruebas de la evolución:
-Pruebas anatómicas:
- Pruebas paleontológicas:
Archaeopteryx
- Pruebas embriológicas:
- Pruebas biogeográficas:
- Pruebas bioquímicas:
Comparación entre el genoma (material genético) de unas especies y otras, para analizar similitudes y diferencias y determinar relaciones de parentesco. También se comparan las proteínas.
EN RESUMEN:
a) EXISTE una variabilidad genética.
Generada por las mutaciones (Cambios o alteraciones del material genético) y la recombinación genética (reproducción sexual).
b) ACTÚA la selección natural.
Consecuencias de la evolución:
a) Adaptación al medio.
b) Especiación ( origen de nuevas especies).
c) Diversificación de especies.
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